混床設備

　　混床是混合離子交換柱的簡（jiǎn）稱，是針對離（lí）子交換技術所設計的設備。

　　所謂混床，就是（shì）把一定比例的陽、陰離子交換樹脂混合（hé）裝（zhuāng）填於同一（yī）交（jiāo）換裝置中，對流體中的離子進行交換、脫除。由於陽樹脂的比重比陰樹脂大，所以在混床內陰樹脂在上陽樹脂在下。一般陽、陰樹脂裝填的比例為1：2，也有裝填比例為1：1.5的（de），可按不同樹脂酌情考慮（lǜ）選擇（zé）。混床也分（fèn）為體內同步再生式（shì）混床和體外再生式（shì）混床。同步（bù）再生式混床在運行及整個再生過程均在混床內進行，再生時樹脂不移（yí）出設備以外，且陽、陰樹脂同（tóng）時再生，因此所需附屬設備少，操作簡便。

　　混床處理工藝的設備包括混合離子交（jiāo）換器（qì）和體外再生設備。其中體外再生設備主要包括樹脂分離器（qì）、陰(陽)樹脂再生器、樹脂貯存塔、混雜樹（shù）脂塔和酸堿（jiǎn）再生（shēng）設備。國內混床處理工藝主要特點體現在樹脂（zhī）分離再（zài）生（shēng）工藝上。樹脂的分離再生工（gōng）藝有三種。

　　1、出水水質優良，出水pH值接近中性（xìng）。

　　2、出水水（shuǐ）質穩（wěn）定，短（duǎn）時間運行條件變化（如進水水質（zhì）或組分、運行流速等）對混床出水水質影響不大。

　　3、間斷運行對出水水質的（de）影響小，恢複到停運前水質所需的時間比較短。

　　4、回收率達到（dào）100%

　　混床外殼（ké）製作材質有玻璃鋼、有機玻璃、不鏽鋼、碳鋼、防腐（fǔ）等，外型為圓柱型，直徑（jìng）Φ200—2500mm，產水量（liàng）從0.5t/h—98t/h。陽床裝載強酸陽離子交換樹脂，陰床裝載強堿陰離子交換樹脂，裝載高度一向在1000—2400 mm，小型濾帽式設備底部沒有承托層，中大型設備底部有粒度不同多級別石英砂承托層（現（xiàn）不（bú）建議這樣做，因為酸洗的時候石英砂和酸會產生化學反應，對水質造（zào）成影（yǐng）響（xiǎng）），逆流再生固定床樹脂頂層有200 mm厚（hòu）壓脂層樹脂（特殊的樹脂用來覆蓋下麵的樹（shù）脂）。有機玻（bō）璃柱（zhù）運行壓力≤0.15MPa，其他材質的設備運行壓力≤0.6MPa。陽床配備有酸箱、酸泵再生係統，陰床配備有堿（jiǎn）箱、堿泵（bèng）再生係統。

　　運行

　　本係統有兩種（zhǒng）進水方式：軟化(軟化器處理水)進水和初脫鹽(反滲透處理水)進水，分別由各自的控製閥控製進水。

　　運（yùn）行時，開初脫鹽進水（shuǐ）控製閥、進水閥、產水閥，其他閥們均應關閉（bì）！

　　反洗（xǐ）

　　關閉進水閥、產水閥；打開反洗進水閥、反洗排放閥，以10m/h反洗15min。然後，關閉反洗進水閥、反洗排放閥。靜置，沉降5~10min。開排氣閥、中排閥，部分排水至樹脂層表麵上10cm左右，關閉排氣閥、中排（pái）閥。

　　再生

　　開進水閥、加酸泵、進酸閥、中（zhōng）排閥，以（yǐ）5m/s、200L/h對（duì）陽樹脂進行再生，用反滲透產水對陰樹脂進行清洗，維持柱內液麵在樹脂層表麵上10cm。對陽樹脂再生30min後，關進水閥、加酸泵、進酸閥，開（kāi）反洗進水閥、加堿（jiǎn）泵（bèng）、進堿閥，以5m/s、200L/h對陰樹脂進行再生，用反（fǎn）滲透產水對陽樹脂進行清洗，維持柱內液（yè）麵在樹脂層表麵（miàn）上（shàng）10cm，再生30min。

　　置換、混脂、衝洗

　　關加堿泵、進堿閥，開（kāi）進水閥，上下同時進水對樹脂進行置換（huàn）、清洗。30min後，關進水閥、反洗進水閥、中排閥，開反洗排放閥、進氣閥、排氣閥，以壓力（lì）0.1~0.15MPa，氣量2~3m3/(m2·min)，混合樹脂0.5~5min。關反洗排放閥（fá）、進氣閥（fá），沉降（jiàng）1~2min。開進水閥、正洗排放閥，調節排氣閥，灌（guàn）水至柱內無空（kōng）氣後，關排氣閥，對樹脂衝洗。當電導率達到要求時，開產（chǎn）水閥，關正（zhèng）洗（xǐ）排放閥，開始（shǐ）製水。

　　樹脂二次分離再生工（gōng）藝
　　是將失效的混床樹脂輸送至樹（shù）脂分離（lí）器(陽樹脂再生器)，完成水力分離後，將上層的陰離子交換樹脂移送混床至陰（yīn）樹脂再生器。陰陽樹脂分離麵附近的混合樹脂輸送到混雜樹脂塔，然後分別再生陰陽（yáng）樹脂。對於混雜樹脂塔內的樹脂，下一次（cì）再生時（shí）將被送回到樹脂分離器（qì）(陽樹脂再生器（qì）)內進行二次分離。在這裏，樹脂分離器同時作為陽樹脂再（zài）生器。
　　錐體分離再生工藝（yì）
　　錐體分離再生工藝是將樹脂分離器底部作成一錐體。該設備同時作（zuò）為陰樹脂再生器（qì）而不作為陽樹脂再生器。失效樹（shù）脂從混床輸送到樹脂分離器完成（chéng）水力分層後，位於樹脂分離器下部的陽樹脂從錐體底部（bù）被輸送到（dào）陽樹脂（zhī）再生器。由於（yú）樹脂分離器底部為一錐形體，樹脂分離界麵的樹脂很少，從而減少中間混合樹脂的數量，提高分離效果。在輸送（sòng）陽樹脂時，分離界（jiè）麵在自動控（kòng）製時的自動檢測常采用光電法或電導法（fǎ）。所謂光電法即采用光電計檢測陰陽樹脂顏色的深淺；而電導法則采用測量陰陽樹脂輸送水的電導變化，當充入W2氣體的樹脂輸送水由陽樹脂變為（wéi）陰樹（shù）脂時（shí），其電導將變小。利用兩種方式產生的信號（hào）變（biàn）化來控製（zhì）陰陽（yáng）樹脂界限。
　　陰陽樹脂再生工藝
　　是將失效（xiào）樹脂從混床輸送到樹（shù）脂分離器內，失效樹脂水力分（fèn）層（céng）後（hòu），在分離器內同時對陰（yīn）陽樹（shù）脂進行再生。樹脂分離器同時作為樹脂再生器（qì）。該方式同（tóng）補給水處理除鹽混床完全相同。 

離子交換器

　　離子交換器工藝需要將交換劑放在離子交換（huàn）器(或稱為床)內進行，離子交換劑失效後通過再生來（lái）恢複離子交（jiāo）換能力。為（wéi）了提高（gāo）離子交換工藝的經濟性和技術（shù）適用性，產生了不同樹脂的組合、不同的床型以及各種離子交換係統。常見的離子交換器有（yǒu）固定床(離子交換器（qì）)和連續床兩類。

　　工作原理就是離子的交換。

　　運行時：陽樹脂(H-R)+(M+)→(M-R)+(H+)

　　陰樹脂(OH-R)+(X-)→(X-R)+(OH-)

　　其中M+為金（jīn）屬離子，X-為陰（yīn）離子。再生過程為其逆過程。

　　離（lí）子（zǐ）交換器的（de）失效控製

　　離子交換除鹽水處理較簡單的流（liú）程為陽床-陰（yīn）床組成的一級複床除鹽係統。有的（de）一級複（fù）床除鹽係統采用（yòng）單（dān）元製，即每套一級複床除鹽係統包括 陽床、（除碳器）、陰床各一台，在離子交（jiāo）換除鹽運行過（guò）程中，無論是陽床（chuáng）還（hái）是陰床先失效，都是（shì）同（tóng）時再生（shēng）；還有的一（yī）級複床除（chú）鹽（yán）係統采用母（mǔ）管製（zhì），即陽床與陽床或陰床與（yǔ）陰床是並聯運行的（de），哪一台交換器（qì）失效就再生哪一台。

　　1 檢測和控製原理

　　強酸（suān）性陽樹（shù）脂對水中各種陽離子的吸附順序為：

  Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力（lì）較弱，所以當離子交換時樹（shù）脂層的各種離子吸附層逐漸下（xià）移，H+.後（hòu）被其他陽離子（zǐ）置換下來，當保（bǎo）護層穿透時，首先泄漏的是下層的Na+；因此監督陽離子交換器失（shī）效是（shì）以漏鈉（nà）為標準的（de）；其反應方程（chéng）為（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：

　　An++nRH=RnA+nH+

　　HCO3-+ H+ =H2O+CO2↑

　　強堿性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：

  SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可（kě）知，HSiO3-的吸附能（néng）力較弱，所以（yǐ）當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他（tā）陰離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是下層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是（shì）以漏矽為標準的；其反應方程為（B代（dài）表酸根陰（yīn）離子（zǐ），R為樹脂基團）：

　　Bm-+mROH=RmB+mOH-

　　2 設備優點

　　(1)　出水（shuǐ）水質優良，出水pH值接近中性。　

　　(2) 出水水質穩（wěn）定，短時間運行條件變化（huà）（如進水水質或成分、運行流速（sù）等）對混（hún）床出水水（shuǐ）質影（yǐng）響不大。　

　　(3) 間斷運行對（duì）出水水質的影響小，恢複（fù）到停運前水質所需（xū）的時間比較短。

　　(4) 產水水質優良，電導率≤0.2us/cm

　　離子交換（huàn）器主（zhǔ）要用於純水（shuǐ）和高純水的製備，主要用於中高壓（yā）鍋爐給水；新材料、新能（néng）源、化工新材料，輕金屬（shǔ）材料、納米材料、玻（bō）璃（lí）鋼石墨、複合材料等的生產工藝用水。